제과제빵의 재료 기초 과학
Ⅰ. 탄수화물 (당질)
탄소, 수소, 산소 33 원소로 구성된 유기화합물로 일반식은 CmH2nOn 또는 Cm(H2O)n입니다.
분자 내에 1개 이상의 수산기(-OH)와 카르복실기(-COOH)를 가지고 있는 것이 특징입니다.
일명 당질이라고 부릅니다.
1. 탄수화물의 분류
(1) 단당류
① 포도당(글루코오스 ; Glucose)
② 과당(프락토오스 ; Fructose)
③ 갈락토오스(Galactose)
(2) 이당류
① 자당(설탕, 수크로오스 ; Sucrose)
② 맥아당(엿당, 말토오스 ; Maltose)
③ 유당(젖당, 락토오스 ; Lactose)
(3) 다당류
① 덱스트린(Dextrin)
② 전분(녹말, 스타치 : Starch)
2. 탄수화물의 상대적 감미도 순서
과당(175)> 전화당(130) > 자당(100)자당 > 포도당(75)> 맥아당(32), 갈락토오스(32)> 유당(16)
3. 탄수화물의 특성
(1) 단당류 : 더 이상 가수 분해되지 않는 가장 단순한 탄수화물입니다.
① 포도당 : 포도, 과일즙 등에 많이 함유되어 있으며 혈액 중에 0.1% 포함되어 있습니다.
② 과당 : 모든 당류 중에서 단맛이 가장 강하며 꿀과 과일에 다량 함유되어 있습니다.
③ 갈락토오스 : 젖당의 구성 성분으로 단맛이 덜하고 물에 잘 안 녹습니다. 그리고 뇌, 신경 조직 등의 성분이 됩니다.
(2) 이당류 : 단당류의 22 분자가 결합된 당류입니다.
① 자당 : 효소 인베르타아제에 의하여 포도당+과당으로 가수 분해되는 비환원당이며, 상대적 감미도 순에서 기준이 되는 100입니다.
② 맥아당 : 효소 말타아제에 의하여 포도당+포도당으로 가수 분해되며, 발아한 보리(엿기름) 중에(엿기름) 다량 함유되어 있습니다.
③ 유당 : 효소 락타아제에 의하여 포도당+갈락토오스로 가수분해되며, 장 내에서 번식을 하는 잡균을 막아 장을 깨끗이 하는 정장 작용을 합니다.
(3) 다당류 : 여러 개의 단당류가 결합된 고분자 화합물입니다.
① 전분 : 곡류, 고구마와 감자 등에서 존재하는 식물의 에너지원으로 이용되는 저장 탄수화물로 많으면 수천 개의 포도당이 결합되어 한 개의 전분립을 구성합니다.
② 섬유소(셀룰로오스) : 해조류와 채소류에 많으며 식물을 구성하는데 이용되는 구성 탄수화물로 초식동물만 에너지원으로 사용합니다.
③ 펙틴: 과일류의 껍질에 많이 존재하며 젤리나 잼을 만드는데 점성을 갖게 합니다.
④ 글리코겐 : 동물의 에너지원으로 이용되어지는 동물성 전분으로 간이나 근육에 저장되어 있습니다.
⑤ 덱스트린(호정) : 전분인 가수 분해되는 과정에서 생기는 중간 생성물입니다.
⑥ 이눌린 : 과당의 결합체로 돼지감자에 다량 함유되어 있습니다.
⑦ 한천 : 홍조류의 한 종류인 우뭇가사리에서 추출하며 펙틴과 같은 안정제로 사용됩니다.
4. 전분(녹말)
전분은 다당류로 옥수수, 보리 등의 곡류와 감자, 고구마, 타피오카 등의 뿌리에 존재하고 있으며, 식물의 저장성 탄수화물로 에너지원으로 이용됩니다. 전분은 아밀로오스와 아밀로펙틴의 두 가지 구조 형태로 이루어지는데, 각각의 비율은 전분의 종류에 따라 다릅니다.
(1) 아밀로오스와 아밀로펙틴의 비교
항목 | 아밀로오스 | 아밀로펙틴 |
분자량 | 적음 | 많음 |
포도당 결합 형태 | a-1, 4(직쇄상 구조) | a-1,4(직쇄상 구조) a-1,6(측쇄상구조 혹은 곁사슬구조) |
요오드 용액 반응 | 청색 반응 | 적자색 반응 |
호화 | 빠름 | 느림 |
노화 | 빠름 | 느림 |
① 찹쌀과 찰옥수수 : 대부분 아밀로펙틴으로 구성
② 밀가루: 아밀로펙틴 72~83%, 아밀로오스 17~28%
③ 대부분의 천연 전분은 아밀로펙틴 구성비가 높습니다.
(2) 전분의 호화
전분에 물을 넣고 가열하면 수분을 흡수하면서 팽윤 되며 점성이 커지는데, 투명도도 증가하여 반투명의 a-전분 상태가 됩니다. (덱스트린화 또는 젤라틴화)
◉ 전분의 호화 현상의 특징
- 전분의 종류에 따라 호화 특성이 달라집니다.
- 수분이 많을수록 호화가 촉진됩니다.
- pH가 높을수록(알칼리성) 호화가 촉진됩니다.
- 전분 현탁액에 적당량의 수산화나트륨을 가하면 가열하지 않아도 호화될 수 있습니다.
(3) 전분의 가수분해
전분에 묽은 산을 넣고 가열하면 쉽게 가수 분해되어 당화 됩니다.. 또한 전분에 효소(아밀라아제)를 넣고 호화 온도(55~60℃)를(55~60℃) 유지시켜도 쉽게 가수 분해되어 당화 됩니다..
◉ 전분을 가수 분해하는 과정에서 생성된 최종산물로 만드는 식품과 당류
- 식혜 : 쌀의 전분을 가수 분해하여 부분적으로 당화 시킨 것으로 맥아당이 많은 양을 구성합니다.
- 엿 : 쌀의 전분을 가수분해하여 완전히 당화 시켜 농축한 후, 조청을 만든 다음 조청을 구성하는 포도당을 결정화시킨 것입니다.
- 물엿 : 옥수수 전분을 가수 분해하여 부분적으로 당화 시켜 만든 것으로, 물엿 특유의 물리적 성질인 점성이 나타나는 이유는 덱스트린 성분 때문입니다.
- 포도당 : 전분을 가수 분해하여 얻은 최종 산물로, 설탕을 사용하는 배합에 설탕의 일부분을 포도당으로 대체하면 재료비도 절약하고 황금색으로 착색되어 껍질 색도 좋아집니다.
(4) 전분의 노화
빵의 노화는 빵 껍질의 변화, 풍미 저하, 내부 조직의 수분 보유 상태를 변화시키는 것으로 익힌 전분이 생 전분으로 변화하는데 이것을 노화라고 합니다.
①노화 방지법
㉠-18℃ 이하로 급랭하거나 수분함량을 10%10% 이하로 조절합니다.
㉡아밀로오스보다 아밀로펙틴이 노화가 잘 안 됩니다..
㉢계면활성제는 표면장력을 변화시켜 빵, 과자의 부피와 조직을 개선하고 노화를 지연시킵니다.
㉣레시틴은 유화 작용과 노화를 지연합니다.
㉤설탕, 유지의.
㉥모노-디-글리세드는 식품을 유화, 분산시키고 노화를 지연시킵니다.
② 노화 최적 상태
㉠수분함량 : 30~60%
㉡저장온도: –7~10℃
③ 노화가 일어나는 이유
a-전분을 실온에 방치하면 전분 분자끼리의 결합이 전분과 물분자의 결합보다 크기 때문에 침전이 생기며 결정이 규칙성을 나타나게 됩니다.
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